机载激光雷达是实现远距离大气精准监测的重要手段，CO₂激光器工作谱段与部分大气污染物和化学物质吸收谱一致，是大气监测激光雷达的重要光源。面向机载要求，在控制体积重量的条件下实现−40 °C~55 °C宽温域工作是机载CO₂激光器温控系统的设计难点。因此，本文提出一种以激光器性能和环境温度为设计输入，半导体热电制冷与强制风冷相结合的闭环温控方法。根据激光器、半导体热电制冷和强制风冷等的结构与传热特性，建立温控方法的有限元模型，基于此模型对激光器温控性能进行研究。对于55 °C高温环境，温控系统工作25 min后，激光器温度控制在40 °C；对于−40 °C低温环境，温控系统在工作20 min后，激光器温度控制在25 °C，满足激光器正常工作要求。根据激光器及建立的温控方法，开展高低温环境下激光器工作能力实验研究，采集实验过程中的激光器温度数据，测量高低温条件下激光输出能力。实验结果表明：实测激光器温度与有限元仿真温度数据基本吻合，两者误差小于10%；采用所提出的温控方法，激光器在高低温条件下可以正常工作，输出功率与室温条件下一致。

随着光电检测技术的发展，红外气体检测技术在诸多领域有着广泛的应用。温度对于气体浓度及同位素丰度检测有着重要影响，采用比例-积分-微分（PID）控制算法的传统温度控制系统存在超调、响应时间慢和精度低的缺点。针对上述问题，首先使用COMSOL软件进行有限元分析，确定加热结构；然后以STM32单片机作为主控器件，通过16位AD芯片LTC1864进行实时温度数据采集；最后采用线性自抗扰算法（LADRC）算法调节PWM波，实现控制半导体制冷器（TEC）对系统温度的高精度实时动态调节。在19.8 ℃的环境温度下，进行目标温度为32 ℃的温控实验。结果表明，采用LADRC算法的温度控制系统在稳定工作时，温度波动标准差为0.0357 ℃，相比于采用PID算法的温度控制系统，具有无超调、响应时间快和高精度的优点。

针对待测晶粒大的情况，为解决晶粒双面检测时双面之间产生光程差导致的的成像清晰度问题，提出了一种基于偏振分光成像法的半导体制冷器件晶粒相邻双面同时成像缺陷检测的装置。利用偏振分光器与直角转像棱镜对采用偏振分束器与偏振相机的晶粒天面和侧面同时等光程共焦成像检测装置进行了光学设计，完成了晶粒相邻双面同时等光程偏振成像缺陷检测的实验验证。结果表明，该偏振分光成像检测技术可以实现晶粒相邻面的同时缺陷检测，并能很好地满足相邻面等光程成像缺陷检测的性能要求。当晶粒相邻面等光程共焦时，检测分辨率可达到110 lp/mm以上，而当晶粒相邻面离焦（准共焦）仅±0.20 mm时，分辨率则降至45 lp/mm以下。本检测装置具有双面成像清晰度好、成像光路共焦调整方便、检测装置结构简单可靠，以及提高的缺陷检测性能等优点。

提出了一种半导体制冷器件晶粒相邻面同时准共焦成像检测的光学装置。选择晶粒天面成像光路中直角反射转像棱镜到玻璃载物转盘之间的距离调节来实现双面准共焦成像。设计了晶粒相邻面缺陷同时准共焦成像检测的光学系统，完成了晶粒相邻面缺陷同时准共焦成像检测的实验验证。结果表明，该检测装置可以实现晶粒相邻面缺陷同时成像检测的功能，满足晶粒相邻面缺陷成像检测的性能要求。具有提高检测速度、简化结构且提高系统可靠性等优点，可在晶粒缺陷智能检测筛选系统中获得应用。